src/StdMeshers/StdMeshers_Prism_3D.hxx

   1 //  SMESH SMESH : implementaion of SMESH idl descriptions
   2 //
   3 //  Copyright (C) 2003  OPEN CASCADE, EADS/CCR, LIP6, CEA/DEN,
   4 //  CEDRAT, EDF R&D, LEG, PRINCIPIA R&D, BUREAU VERITAS
   5 //
   6 //  This library is free software; you can redistribute it and/or
   7 //  modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8 //  License as published by the Free Software Foundation; either
   9 //  version 2.1 of the License.
  10 //
  11 //  This library is distributed in the hope that it will be useful,
  12 //  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13 //  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
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  15 //
  16 //  You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17 //  License along with this library; if not, write to the Free Software
  18 //  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  19 //
  20 // See http://www.salome-platform.org/ or email : webmaster.salome@opencascade.com
  21 //
  22 //
  23 //
  24 //  File   : StdMeshers_Prism_3D.hxx
  25 //  Module : SMESH
  26
  27 #ifndef _SMESH_Prism_3D_HXX_
  28 #define _SMESH_Prism_3D_HXX_
  29
  30 #include "SMESH_3D_Algo.hxx"
  31 #include "SMDS_TypeOfPosition.hxx"
  32 #include "SMDS_MeshNode.hxx"
  33 #include "SMESH_Block.hxx"
  34 #include "SMESH_Mesh.hxx"
  35 #include "SMESHDS_Mesh.hxx"
  36 #include "SMESH_subMesh.hxx"
  37 #include "SMESH_MesherHelper.hxx"
  38
  39 #include <vector.h>
  40 #include <map.h>
  41
  42 #include <Adaptor3d_Curve.hxx>
  43 #include <Adaptor3d_Surface.hxx>
  44 #include <Adaptor2d_Curve2d.hxx>
  45 #include <BRepAdaptor_Surface.hxx>
  46 #include <TopTools_IndexedMapOfOrientedShape.hxx>
  47 #include <gp_XYZ.hxx>
  48
  49
  50 class SMESHDS_SubMesh;
  51 class TopoDS_Edge;
  52 class TopoDS_Faces;
  53 struct TNode;
  54
  55 //typedef std::map<const SMDS_MeshNode*, const SMDS_MeshNode*> TNodeNodeMap;
  56 typedef std::vector<const SMDS_MeshNode* > TNodeColumn;
  57
  58 // map of bottom nodes to the column of nodes above them
  59 // (the column includes the bottom nodes)
  60 typedef std::map< TNode, TNodeColumn > TNode2ColumnMap;
  61 typedef std::map< double, TNodeColumn > TParam2ColumnMap;
  62 typedef std::map< double, TNodeColumn >::const_iterator TParam2ColumnIt;
  63
  64 typedef TopTools_IndexedMapOfOrientedShape TBlockShapes;
  65
  66 // ===============================================
  67 /*!
  68  * \brief Structure containing node relative data
  69  */
  70 // ===============================================
  71
  72 struct TNode
  73 {
  74   const SMDS_MeshNode* myNode;
  75   gp_XYZ               myParams;
  76
  77   gp_XYZ GetCoords() const { return gp_XYZ( myNode->X(), myNode->Y(), myNode->Z() ); }
  78   gp_XYZ GetParams() const { return myParams; }
  79   gp_XYZ& ChangeParams() { return myParams; }
  80   SMDS_TypeOfPosition GetPositionType() const
  81   { return myNode ? myNode->GetPosition()->GetTypeOfPosition() : SMDS_TOP_UNSPEC; }
  82
  83   TNode(const SMDS_MeshNode* node = 0): myNode(node) {}
  84   bool operator < (const TNode& other) const { return myNode < other.myNode; }
  85 };
  86
  87 // ===============================================================
  88 /*!
  89  * \brief Tool analyzing and giving access to a prism geometry
  90  *  treating it like a block, i.e. the four side faces are
  91  *  emulated by division/uniting of missing/excess faces.
  92  *  It also manage associations between block subshapes and a mesh.
  93  */
  94 // ===============================================================
  95
  96 class StdMeshers_PrismAsBlock: public SMESH_Block
  97 {
  98 public:
  99   /*!
 100    * \brief Constructor. Initialization is needed
 101    */
 102   StdMeshers_PrismAsBlock();
 103
 104   ~StdMeshers_PrismAsBlock();
 105
 106   /*!
 107    * \brief Initialization.
 108     * \param helper - helper loaded with mesh and 3D shape
 109     * \param shape3D - a closed shell or solid
 110     * \retval bool - false if a mesh or a shape are KO
 111     *
 112     * Analyse shape geometry and mesh.
 113     * If there are triangles on one of faces, it becomes 'bottom'
 114    */
 115   bool Init(SMESH_MesherHelper* helper, const TopoDS_Shape& shape3D);
 116
 117   /*!
 118    * \brief Return number of nodes on every vertical edge
 119     * \retval int - number of nodes including end nodes
 120    */
 121   int VerticalSize() const { return myParam2ColumnMaps[0].begin()->second.size(); }
 122
 123   bool HasNotQuadElemOnTop() const { return myNotQuadOnTop; }
 124
 125   /*!
 126    * \brief Return pointer to column of nodes
 127     * \param node - bottom node from which the returned column goes up
 128     * \retval const TNodeColumn* - the found column
 129    */
 130   const TNodeColumn* GetNodeColumn(const SMDS_MeshNode* node) const;
 131
 132   /*!
 133    * \brief Return TParam2ColumnMap for a base edge
 134     * \param baseEdgeID - base edge SMESHDS Index
 135     * \param isReverse - columns in-block orientation
 136     * \retval const TParam2ColumnMap& - map
 137    */
 138   const TParam2ColumnMap& GetParam2ColumnMap(const int baseEdgeID,
 139                                              bool &    isReverse)
 140   {
 141     std::pair< TParam2ColumnMap*, bool > & col_frw =
 142       myShapeIndex2ColumnMap[ baseEdgeID ];
 143     isReverse = !col_frw.second;
 144     return * col_frw.first;
 145   }
 146
 147   /*!
 148    * \brief Return pointer to mesh
 149     * \retval SMESH_Mesh - mesh
 150    */
 151   SMESH_Mesh* Mesh() const { return myHelper->GetMesh(); }
 152
 153   /*!
 154    * \brief Return pointer to mesh DS
 155     * \retval SMESHDS_Mesh - mesh DS
 156    */
 157   SMESHDS_Mesh* MeshDS() const { return Mesh()->GetMeshDS(); }
 158
 159   /*!
 160    * \brief Return submesh of a shape
 161     * \param shapeID - shape given by in-block index
 162     * \retval SMESH_subMesh* - found submesh
 163    */
 164   SMESH_subMesh* SubMesh(const int shapeID) const
 165   { return Mesh()->GetSubMesh( Shape( shapeID )); }
 166
 167   /*!
 168    * \brief Return submesh DS of a shape
 169     * \param shapeID - shape given by in-block index
 170     * \retval SMESHDS_SubMesh* - found submesh DS
 171    */
 172   SMESHDS_SubMesh* SubMeshDS(const int shapeID) const
 173   { return SubMesh(shapeID)->GetSubMeshDS(); }
 174
 175   /*!
 176    * \brief Return a in-block shape
 177     * \param shapeID - shape given by in-block index
 178     * \retval SMESHDS_SubMesh* - found submesh
 179    */
 180   const TopoDS_Shape& Shape(const int shapeID) const
 181   { return myShapeIDMap( shapeID ); }
 182
 183   /*!
 184    * \brief Return in-block ID of a shape
 185     * \param shape - block subshape
 186     * \retval int - ID or zero if the shape has no ID
 187    */
 188   int ShapeID(const TopoDS_Shape& shape) const
 189   { return myShapeIDMap.FindIndex( shape ); }
 190
 191   /*!
 192    * \brief Check curve orientation of a bootom edge
 193    *  \param meshDS - mesh DS
 194    *  \param columnsMap - node columns map of side face
 195    *  \param bottomEdge - the bootom edge
 196    *  \param sideFaceID - side face in-block ID
 197    *  \retval bool - true if orienation coinside with in-block froward orienation
 198    */
 199   static bool IsForwardEdge(SMESHDS_Mesh*           meshDS,
 200                             const TParam2ColumnMap& columnsMap,
 201                             const TopoDS_Edge &     bottomEdge,
 202                             const int               sideFaceID);
 203   /*!
 204    * \brief Find wall faces by bottom edges
 205     * \param mesh - the mesh
 206     * \param mainShape - the prism
 207     * \param bottomFace - the bottom face
 208     * \param bottomEdges - edges bounding the bottom face
 209     * \param wallFaces - faces list to fill in
 210    */
 211   static bool GetWallFaces( SMESH_Mesh*                     mesh,
 212                             const TopoDS_Shape &            mainShape,
 213                             const TopoDS_Shape &            bottomFace,
 214                             const std::list< TopoDS_Edge >& bottomEdges,
 215                             std::list< TopoDS_Face >&       wallFaces);
 216
 217 private:
 218
 219   // --------------------------------------------------------------------
 220   /*!
 221    * \brief Class representing a part of a geom face or
 222    * a union of seleral faces. Or just an ordinary geom face
 223    *
 224    * It's parametrization is within [0,1] range.
 225    * It redefines Adaptor3d_Surface::Value(U,V) where U and V are within [0,1]
 226    */
 227   // --------------------------------------------------------------------
 228   class TSideFace: public Adaptor3d_Surface
 229   {
 230     int                             myID; //!< in-block ID
 231     // map used to find out real UV by it's normalized UV
 232     TParam2ColumnMap*               myParamToColumnMap;
 233     BRepAdaptor_Surface             mySurface;
 234     TopoDS_Edge                     myBaseEdge;
 235     // first and last normalized params and orientaion for each component or it-self
 236     vector< pair< double, double> > myParams;
 237     bool                            myIsForward;
 238     vector< TSideFace* >            myComponents;
 239     SMESH_MesherHelper *            myHelper;
 240   public:
 241     TSideFace( SMESH_MesherHelper* helper,
 242                const int           faceID,
 243                const TopoDS_Face&  face,
 244                const TopoDS_Edge&  baseEdge,
 245                TParam2ColumnMap*   columnsMap,
 246                const double        first = 0.0,
 247                const double        last = 1.0);
 248     TSideFace( const std::vector< TSideFace* >&             components,
 249                const std::vector< pair< double, double> > & params);
 250     TSideFace( const TSideFace& other );
 251     ~TSideFace();
 252     bool IsComplex() const
 253     { return ( NbComponents() > 0 || myParams[0].first != 0. || myParams[0].second != 1. ); }
 254     int FaceID() const { return myID; }
 255     TParam2ColumnMap* GetColumns() const { return myParamToColumnMap; }
 256     gp_XY GetNodeUV(const TopoDS_Face& F, const SMDS_MeshNode* n) const
 257     { return myHelper->GetNodeUV( F, n ); }
 258     const TopoDS_Edge & BaseEdge() const { return myBaseEdge; }
 259     int ColumnHeight() const {
 260       if ( NbComponents() ) return GetComponent(0)->GetColumns()->begin()->second.size();
 261       else                  return GetColumns()->begin()->second.size(); }
 262     double GetColumns(const double U, TParam2ColumnIt & col1, TParam2ColumnIt& col2 ) const;
 263     int NbComponents() const { return myComponents.size(); }
 264     TSideFace* GetComponent(const int i) const { return myComponents.at( i ); }
 265     void SetComponent(const int i, TSideFace* c)
 266     { if ( myComponents[i] ) delete myComponents[i]; myComponents[i]=c; }
 267     TSideFace* GetComponent(const double U, double& localU) const;
 268     bool IsForward() const { return myIsForward; }
 269     // boundary geometry for a face
 270     Adaptor3d_Surface* Surface() const { return new TSideFace( *this ); }
 271     bool GetPCurves(Adaptor2d_Curve2d* pcurv[4]) const;
 272     Adaptor2d_Curve2d* HorizPCurve(const bool isTop, const TopoDS_Face& horFace) const;
 273     Adaptor3d_Curve* HorizCurve(const bool isTop) const;
 274     Adaptor3d_Curve* VertiCurve(const bool isMax) const;
 275     TopoDS_Edge GetEdge( const int edge ) const;
 276     int InsertSubShapes( TBlockShapes& shapeMap ) const;
 277     // redefine Adaptor methods
 278     gp_Pnt Value(const Standard_Real U,const Standard_Real V) const;
 279   };
 280
 281   // --------------------------------------------------------------------
 282   /*!
 283    * \brief Class emulating geometry of a vertical edge
 284    */
 285   // --------------------------------------------------------------------
 286   class TVerticalEdgeAdaptor: public Adaptor3d_Curve
 287   {
 288     const TNodeColumn* myNodeColumn;
 289   public:
 290     TVerticalEdgeAdaptor( const TParam2ColumnMap* columnsMap, const double parameter );
 291     gp_Pnt Value(const Standard_Real U) const;
 292     Standard_Real FirstParameter() const { return 0; }
 293     Standard_Real LastParameter() const { return 1; }
 294   };
 295
 296   // --------------------------------------------------------------------
 297   /*!
 298    * \brief Class emulating geometry of a hirizontal edge
 299    */
 300   // --------------------------------------------------------------------
 301   class THorizontalEdgeAdaptor: public Adaptor3d_Curve
 302   {
 303     const TSideFace* mySide;
 304     double           myV;
 305   public:
 306     THorizontalEdgeAdaptor( const TSideFace* sideFace, const bool isTop)
 307       :mySide(sideFace), myV( isTop ? 1.0 : 0.0 ) {}
 308     gp_Pnt Value(const Standard_Real U) const;
 309     Standard_Real FirstParameter() const { return 0; }
 310     Standard_Real LastParameter() const { return 1; }
 311   };
 312
 313   // --------------------------------------------------------------------
 314   /*!
 315    * \brief Class emulating pcurve on a hirizontal face
 316    */
 317   // --------------------------------------------------------------------
 318   class TPCurveOnHorFaceAdaptor: public Adaptor2d_Curve2d
 319   {
 320     const TSideFace*  mySide;
 321     int               myZ;
 322     TopoDS_Face       myFace;
 323   public:
 324     TPCurveOnHorFaceAdaptor( const TSideFace*   sideFace,
 325                              const bool         isTop,
 326                              const TopoDS_Face& horFace)
 327       : mySide(sideFace), myFace(horFace), myZ(isTop ? mySide->ColumnHeight() - 1 : 0 ) {}
 328     gp_Pnt2d Value(const Standard_Real U) const;
 329     Standard_Real FirstParameter() const { return 0; }
 330     Standard_Real LastParameter() const { return 1; }
 331   };
 332   // --------------------------------------------------------------------
 333
 334   bool myNotQuadOnTop;
 335   SMESH_MesherHelper* myHelper;
 336   TBlockShapes myShapeIDMap;
 337
 338   // container of 4 side faces
 339   TSideFace*                 mySide;
 340   // node columns for each base edge
 341   vector< TParam2ColumnMap > myParam2ColumnMaps;
 342   // to find a column for a node by edge SMESHDS Index
 343   map< int, pair< TParam2ColumnMap*, bool > > myShapeIndex2ColumnMap;
 344
 345
 346   //vector< SMESH_subMesh* >           mySubMeshesVec; // submesh by in-block id
 347 };
 348
 349 // =============================================
 350 /*!
 351  * \brief Algo building prisms on a prism shape
 352  */
 353 // =============================================
 354
 355 class StdMeshers_Prism_3D: public SMESH_3D_Algo
 356 {
 357 public:
 358   StdMeshers_Prism_3D(int hypId, int studyId, SMESH_Gen* gen);
 359   virtual ~StdMeshers_Prism_3D();
 360
 361   virtual bool CheckHypothesis(SMESH_Mesh&                          aMesh,
 362                                const TopoDS_Shape&                  aShape,
 363                                SMESH_Hypothesis::Hypothesis_Status& aStatus);
 364
 365   virtual bool Compute(SMESH_Mesh& aMesh, const TopoDS_Shape& aShape);
 366
 367   /*!
 368    * \brief Enable removal of quadrangles from the bottom face and
 369    * triangles creation there by projection from the top
 370    * (sole face meshed with triangles is considered to be a bottom one).
 371    * If there are two faces with triangles, triangles must
 372    * be of the same topology, else the algo fails.
 373    * The method must be called before Compute()
 374    */
 375   void ProjectTriangles() { myProjectTriangles = true; }
 376
 377   /*!
 378    * \brief Create prisms
 379     * \param nodeColumns - columns of nodes generated from nodes of a mesh face
 380     * \param helper - helper initialized by mesh and shape to add prisms to
 381    */
 382   static void AddPrisms( vector<const TNodeColumn*> & nodeColumns,
 383                          SMESH_MesherHelper*          helper);
 384
 385 private:
 386
 387   /*!
 388    * \brief Find correspondence between bottom and top nodes.
 389    *  If elements on the bottom and top faces are topologically different,
 390    *  and projection is possible and allowed, perform the projection
 391     * \retval bool - is a success or not
 392    */
 393   bool assocOrProjBottom2Top();
 394
 395   /*!
 396    * \brief Remove quadrangles from the top face and
 397    * create triangles there by projection from the bottom
 398     * \retval bool - a success or not
 399    */
 400   bool projectBottomToTop();
 401
 402   /*!
 403    * \brief Set projection coordinates of a node to a face and it's subshapes
 404     * \param faceID - the face given by in-block ID
 405     * \param params - node normalized parameters
 406     * \retval bool - is a success
 407    */
 408   bool setFaceAndEdgesXYZ( const int faceID, const gp_XYZ& params, int z );
 409
 410 private:
 411
 412   bool myProjectTriangles;
 413
 414   StdMeshers_PrismAsBlock myBlock;
 415   SMESH_MesherHelper*     myHelper;
 416
 417   vector<gp_XYZ>            myShapeXYZ; // point on each sub-shape
 418
 419   // map of bottom nodes to the column of nodes above them
 420   // (the column includes the bottom node)
 421   typedef std::map< TNode, TNodeColumn > TNode2ColumnMap;
 422   TNode2ColumnMap  myBotToColumnMap;
 423 };
 424
 425 #endif